Elaborazione di file audio


L'elaborazione di file audio con un computer è sempre stata una delle attività più esose sia dal punto di vista della potenza di calcolo, sia dal punto di vista della memoria volatile (RAM) e di massa (Hard Disk) richieste.
Questo deriva dal fatto che un segnale audio analogico, se tradotto in digitale con la qualità cosiddetta 'da CD', implica la memorizzazione di 176400 byte ogni secondo: una mole ragguardevole di dati, soprattutto per i computer di qualche anno fa.
Per questo ed altri motivi oggi, nel mondo dei computer multimediali, c'è bisogno di dischi fissi e memorie sempre più capienti e sempre più veloci, nonché di processori in grado di sviluppare potenze di calcolo sempre maggiori.
Ma perché un segnale audio richiede tanti byte/secondo per essere memorizzato?
La risposta deriva dal teorema del campionamento, o 'Teorema di Shannon'.
Tornando in particolare al suono, l'orecchio umano riesce a sentire frequenze massime attorno ai 18KHz (la cosa è soggettiva e può variare da 17KHz a 19KHz, ma molto raramente si oltrepassano questi limiti).
Per garantire quindi che un suono venga campionato completamente senza perderne la parte più acuta, supponendo una frequenza massima di 20KHz, si dovrà campionare ad una frequenza di almeno 40KHz.
C'è pero` un particolare: un segnale sonoro analogico contiene anche frequenze superiori ai 20KHz (anche se noi non le sentiamo) che possono causare l'insorgere di altre frequenze nella gamma udibile se si campiona a 40KHz.
Per questo è necessario, prima di campionare un suono, sottoporlo a filtraggio in modo da ridurre quanto più possibile le frequenze non desiderate, ovvero quelle superiori a 20KHz.
Siccome i filtri analogici non hanno un andamento del tipo 'passa/non passa', ma hanno un'attenuazione che aumenta all'aumentare della frequenza seguendo una curva, bisognerà fare in modo che questo filtro non tagli troppo le frequenze uguali o inferiori a 20KHz, ma appena oltrepassato tale limite l'attenuazione aumenti parecchio.
Si è calcolato che l'attenuazione diventa sufficiente a ridurre molto gli effetti indesiderati introdotti dalle alte frequenze quando si superano i 22KHz: per questo i CD e tutti gli apparati che trattano segnali audio digitali lavorano alla frequenza di 44.1KHz, un po' più del doppio di 22KHz.
In realtà le apparecchiature professionali lavorano generalmente a 48KHz o anche a frequenze superiori, questo per garantire un'ottima qualità anche quando il segnale digitale viene manipolato più volte (cosa che a 44.1KHz porterebbe ad apprezzare la leggera attenuazione introdotta dal filtro e le distorsioni dovute alle alte frequenze indesiderate).

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